为什么低温只能达到-273.15(绝对零度),而高温可以达到上亿亿度?

louyYT


绝对零度当然是人类定义的咯,这是理论上能达到的最低温度,宇宙间最低的温度就是绝对零度。


但是要明确的一点就是绝对零度虽然理论上存在,但是却达不到,这个温度可以无限逼近,但是以人类的手段却无法获取这个温度下的物体。绝对零度是根据理想气体所遵循的规律,然后推导得出的一个理论上的温度。当气体达到这个温度的时候,气体的体积将会减小到零,不仅如此,从分子热运动的角度出发,如果分子的温度下降到了绝对零度,那么分子的热运动将不会存在,可以理解为分子停止运动了。


人们很久之前就已经意识到了热好像是没有尽头的。但是冷似乎是有极限的,这个尽头就是一种不可逾越的绝对零度,于是开尔文就引进了开氏温度,开式温度中温度的最小值就是绝对零度。绝对零度不可逾越,就像是光速一样,自从宇宙诞生的时候,这就是固定好了的,这就是宇宙不可逾越的法则。

但是既然低温有下限,为什么高温没有上限呢?温度达到了上百亿摄氏度也不见有个尽头,这是为什么呢?其实,高温并非是没有上限,只是这个极限太大了,我们没有测到过这么高的温度,实际上也测不到这么高的温度。太阳中心的温度大概为2000万摄氏度,美国用巨型粒子对撞机制造出了高达4万亿的超级高温,但是这些很极限高温相比还差得远。


宇宙中的高温是有一个上限的,那么这个上限是怎么来的呢?是根据量子力学算出的,由量子理论可以知道波长的最短空间长度是“普朗克长度”,由这样的方法可以推算出自然界的最高温度是1.41×10^32k,而这样高的温度其实现在在宇宙中也是不存在的,只有宇宙诞生之初的一场大爆炸才能产生如此高的温度。


镜像宇宙


你可以换一个角度去思考:为什么相对速度的下限只能是0,而上限则可以达到光速呢?

其实这个问题和你提出的这个问题是一样的。温度到底是什么?它其实是用来描述大量粒子能量的一个量。它正比与大量粒子动能的平均值。

而动能的最低值就是零。而且动能没有上限,虽然速度有上限,但通过计算就会知道,速度接近光速的时候,动能会趋向于无穷大。

所以我们很容易就可以理解:温度有下限,但没有上限。(经典分子动力学定义下的温度)

那温度的下限为什么不能是零呢?当然可以!在开尔文温标下,绝对零度就是0K!而在我们熟悉的摄氏温标下,绝对零度才是-273.15摄氏度。

问题到了这里,其实完全就是一个历史问题了。最早设定摄氏温标的时候,定义冰水混合物的温度是0摄氏度,沸水的温度是100摄氏度。那时的科学家还没有考虑到温度有没有下限的问题。

而后面的开尔文温标则更加符合物理学的定义,将0定义为绝对零度。但这之间都只相差了一个常数。所以这个问题的关键在于为什么有下限而无上限。

答案也很简单,因为动能有下限而无上限。


章彦博


绝对零度是达不到的,因此低温只能无限接近于绝对零度。如果明白绝对零度的条件,那么就知道为什么低温只能无限接近于绝对零度。绝对零度是构成物体的粒子动能为零、势能为零的条件下所对应的开氏温标,也就是零下273.15摄氏度。

这也是宇宙中最低的温度,所有粒子的活动都停止了,那么温度就是零下273.15摄氏度,不可能再低了。

因为我们知道温度的高度就是粒子动能和势能的贡献,如果粒子动能和势能都为零,那么温度就是极限最低温。在宇宙自然机制中,绝对零度是不可能达到的,以人类目前的科技也是不可能达到绝对零度。

而高温则是感觉粒子的动能和势能而定,这就很难讲上限了,你说最大的数是多少,显然是没有最大的数值。绝对零度是由于有粒子动能和势能为零作为下限,因此有个对应的温度值。


太空伊卡洛斯


首先要明确一点,绝对零度只是理论下限温度,这是无论如何都不可能达到的温度。至于下限温度为什么只有区区零下两百多度,但温度却可以达到上亿亿度的高温,这与人类对温度的定义有关。

我们所用的摄氏度是以水的冰点作为0摄氏度,水的沸点作为100摄氏度而定义出来的(都是在1个标准大气压的条件下)。而在热力学中,则是以绝对零度作为0开氏度,它与摄氏度的关系为:x开氏度=273.15+y摄氏度。

那么,为什么绝对零度会被认为是最低的温度呢?

这就要说到温度是怎么来的。宏观物体包含着大量的微观粒子,它们无规则的热运动使物体产生了热量,温度就是用于度量这种热运动的剧烈程度。但微观粒子不可能完全停止热运动而处于绝对静止状态,因为这会导致同时知道微观粒子的位置和速度,这就违背了量子力学的不确定性原理。正因为如此,绝对零度只是一个无法达到的理论下限温度。通过对查理定律或者盖-吕萨克定律的外推,可以算出绝对零度为-273.15摄氏度。

另一方面,温度上限也是存在的,这就是大小约为1.417×10^32度的普朗克温度。高于这个温度是没有意义的,这个温度只有在宇宙诞生之后的一瞬间达到过。


火星一号


低温只能达到-273.15摄氏度(绝对零度),而高温可以达到上亿亿度,主要和引起温度变化的分子热运动有关!

首先,我们需要明确,什么是绝对零度。因为与之相对应的还有一个相对零度,即我们通常所说的0摄氏度。这个实际上是人类在以前,根据实际情况来进行定义的一个温度,即定义冰水混合物为0摄氏度。而后来人类对热运动有了更深入的认识以后,就发现其实温度的本质就是由于分子热运动引起的。因此,就代表着温度越高,其分子热运动必然会越剧烈。反之,温度越低就代表着分子热运动越不剧烈。所以,如果分子热运动几乎趋近于0,那么其温度就会趋近于最低,就达到了最低温度,即绝对零度(-273.15摄氏度)。

其次,当然就是高温的上限也必然和分子热运动的最剧烈程度密切相关。而分子运动也是一种运动,其最高速度也就是光速。因此,科学家经过严格推算发现,分子热运动速度如果达到光速,那么其温度就会达到1.416833(85) × 10^32K。这就是温度的上限,被称为普朗克温度。


地震博士


对,要多提问一点这种科普类的问题,让全民掀起一股科学的热潮,建议头条也加强问答的审核力度,把问题的导向指向科普知识,生活常识,正确人生观价值观,勤奋务实,等等有价值的方向,别整天提问一些没用的东西还大幅度去推送,一些科普类的确被淹没。比如,鹿含为什么长得像男的,春哥怎么很久没出现了,等等这类毁三观的娱乐问答直接干掉。



天之骄子MOMO


开门见山,说下结论:温度不能到达绝对零度,只能无限接近;理论上高温没有上限,但实际上应该还是有的。

  • 什么是绝对零度?

零度指的是国际温标-开尔文,也就是说绝对零度的零度是0开尔文,换算成摄氏度就是-273.15℃。

  • 273.15℃是怎么确定的?

在热力学实验中发现,绝热过程中,保持气体压强不变,气体温度每下降1℃,气体的体积减少0℃时体积的273.15分之一,就是这样推导出了273.15摄氏度这个数值。

  • 温度是怎么产生的?

温度可以粗略的理解成大量粒子随机运动剧烈程度的平均描述。这里“大量”至少也得有几万亿个原子的规模。例如,我们手摸到一个物体的时候,这个物体表面的微粒正在剧烈运动,同时皮肤上也有原子、分子,两个一碰触,振动剧烈的带动不那么剧烈的震起来了,再通过神经传输给丘脑,这就是我们感知温度的过程。

  • 为什么温度可以达到上亿亿度?温度没有上限吗?

通过上面的内容我们可以很容易理解这么一个假设,只要有足够的能量,就会导致大量粒子运动得更剧烈,运动得越快,总体上看温度越高,没有上限。

但是这个假设本身还是有点问题的,温度是可以一直不断上升,但是上升到一定程度,可能组成物质的原子也许都没法维持原子核的结构了,到这种情况的时候,所描述的物体就已经不是原本的它了,所以温度应该还是有上限的。

  • 为什么绝对零度不可达?

温度在变冷这个方向,粒子运动得越慢,总体上看温度越低,但运动得最慢,最微弱,那就是不运动了。所以这个问题可以转换一下,达到绝对零度的物理意义就是大量粒子的随机运动停止了。

那可不可能粒子完全不运动了呢?不可能,这里要提到一个量子力学中的“不确定原理”---物体的位置和动量是不能同时是确定值的,一旦位置确定,物体的速度就是无限大,那就相当与运动无限剧烈。一旦速度确定时,物体的位置将是宇宙空间中任意的位置,所以根本谈不上这个粒子在不在运动了,你都找不到它了。所以绝对零度是不可达的,只能无限接近。

希望我的回答能够帮到您!


卓越MR


相信大家看完楼上一堆原理定义已经明白的差不多了(笑)

九歌就给大家举个例子,保管你马上能懂为什么低温不能上亿亿度。


温度有个宏观上的表现——【热胀冷缩

微观层面就是原子的运动快慢

原子呢,温度越高,运动越快

反之,温度越低,运动就越慢。

开动你聪明的小脑筋,是不是发现“快”这个概念没上限,而“慢”就不一样了,最慢就是0,是原子静止不动的情况(理论情况)。

差不多就是下图这个意思,你找不到温度的上限,却可以找到最低温度。


我是九歌

感谢您没有被我丑陋的画作吓走,阅读到底

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咱们下个问题



朝暮九歌



虽然说温度都是人定义出来的,但是绝对零度就是-273.15℃这个概念就是放到外星人那里也同样适用,就好像外星人也知道1+1=2一样,绝对零度是宇宙的基本规律。

温度其实就是构成物体的原子和分子的运动程度,原子和分子的运动程度越剧烈,这个物体的温度就越高,所以说最高温度可以达到上亿度,其实最高温度也是有一个上限的,因为我们的宇宙中有质量的物体都不能达到光速,所以只要构成物体的所有粒子都以无限接近光速进行运动,那么这个物体就达到了最高温度,但是最高温度也只是一种理论上的设想而已。


温度的下限是绝对零度,但绝对零度也只存在于理论上,因为根据热力学第三定律,任何物体都只能无限逼近绝对零度而无法达到,绝对零度就像光速一样不可被达到和超越。

一个物体如果达到绝对零度,就代表着构成这个物体的所有粒子都停止了运动,但是这种情况是不可能发生的,因为空间本身就存在能量和热量,所以位于空间之内的物体是无法达到绝对零度的。

如果想达到绝对零度,那么就要把空间本身给“暂停”。宇宙膨胀就是从高温到低温的典型表现,宇宙从大爆炸时的超高温,如今经过138亿年膨胀后,宇宙整体的背景温度已经下降到了3k左右,而0k就是最低温度。


宇宙探索未解之迷


我觉得吧,应该是这样的:

因为运动是绝对的,而静止是相对的!

温度就是物质运动的激烈程度。

单位空间内,运动越激烈,物质越密集,物质温度越高;

相反,单位空间内,物质越希薄,运动越慢,温度越低。

运动是绝对的,如果相对运动接近静止,那么就接近绝对零度。但是,这是只是无限接近,不可能有绝对静止的宇宙,就不可能有宇宙的最低温度。

而运动是绝对的,是无休无止的,那么火星碰地球,星系大冲撞啥的,小宇宙爆发,,就像一万匹野牛奔跑在非洲的大草原,尘烟四起,什么情况都可能发生,多高的温度都有可能出现!

宇宙规则是动态平衡,高温和低温就像高山和深谷,不断出现,又不断被抹平,又重生,循环不已!





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